Дослідники знайшли нову тактику боротьби зі стійкими до антибіотиків бактеріальними інфекціями. Їхня стратегія передбачає використання колекцій бактеріофагів. У новому дослідженні вчені Прітцкерівської школи молекулярної інженерії (PME) Чиказького університету та UChicago Medicine показали, що суміш цих фагів може успішно лікувати стійкі до антибіотиків інфекції Klebsiella pneumoniae у мишей.
Водночас робота команди показала, наскільки складною може бути взаємодія між фагами та бактеріями; віруси, які вважаються найбільш ефективними в чашках із ізольованою культурою, не завжди працювали на тваринах. Крім того, як фаги, так і бактерії можуть еволюціонувати з часом – у деяких випадках фаги стали більш ефективними у знищенні бактерій, тоді як в інших випадках клебсієла виробила стійкість до фагів.
«Ми все ще вважаємо, що фаги є неймовірно перспективним підходом до лікування стійких до антибіотиків бактерій, таких як Klebsiella», — сказав Марк Мімі, доцент кафедри молекулярної інженерії та старший автор нової роботи, опублікованої в Cell Host & Microbe. «Але фаги схожі на живий антибіотик, який постійно змінюється, що надає їм велику складність».
Klebsiella pneumoniae – це звичайна бактерія, яка є в кишечнику людей, де не завдає шкоди людині. Однак, коли бактерії виходять на інші ділянки тіла, такі як відкриті рани, легені, кровотік або сечовивідні шляхи, вони можуть спричинити більш серйозні інфекції. K. pneumoniae часто трапляється в лікарнях, і стійкі до антибіотиків штами стали поширеними.
«У моїй клініці я спостерігаю за пацієнтами з рецидивуючими інфекціями сечовивідних шляхів, спричиненими Klebsiella», — каже урогінеколог Сандра Валайтіс, доктор медичних наук з UChicago Medicine, співавтор нової роботи. «Часто ці штами бактерій розвивають резистентність до пероральних антибіотиків, залишаючи пацієнтам менше можливостей вилікувати інфекцію. Нам терміново потрібні нові способи лікування таких інфекцій».
У новому дослідженні Елла Ротман, вчена з лабораторії Мімі, перевірила стічні води, щоб виділити фаги, які могли б ефективно знищити 27 різних штамів клебсієли, включаючи 14, які нещодавно були виділені від пацієнтів Чиказького університету. Команда ідентифікувала декілька десятків фагів, які здатні вбивати принаймні деякі штами Klebsiella. Потім дослідники проаналізували, які генетичні фактори в бактеріях роблять їх найбільш схильними до знищення або ослаблення кожним із цих фагів.
На основі цього аналізу Ротман та її колеги розробили суміш із п’яти фагів, кожен з яких націлений на різні компоненти бактерій. У культуральних чашках, а також у мишей цей фаговий коктейль зробив стійкі до антибіотиків бактерії клебсієли більш схильними до атаки імунної системи та, у деяких випадках, більш чутливими до лікування антибіотиками. Однак в інших випадках після лікування бактерії ставали більш стійкими до антибіотиків.
«Це одна з тих речей, коли біологія часто працює не так, як вам того хочеться», — каже Мімі. «Але це дає нам можливість вивчити детальну динаміку між фагами та бактеріями».
Піддавши суміш фагів серії ізольованих бактерій Klebsiella, дослідники дали фагу можливість еволюціонувати. Це покращило здатність коктейлю вбивати клебсієлу. У мишей суміш ефективно вбивала або послаблювала клебсієлу. Дослідники спостерігали спільну еволюцію між бактеріями та фагами в кишківнику миші, де клебсієла еволюціонувала, щоб уникнути атаки фага, а фаг змінився, щоб краще інфікувати змінені бактерії.
Лабораторна група Мімі продовжує експерименти, щоб краще зрозуміти, як різні пари фагів і бактерій взаємодіють одна з одною і як на це впливає присутність інших фагів і бактерій, які природно перебувають в організмі людини. Водночас у співпраці з Valaitis, вони шукають схвалення від Управління з контролю за якістю харчових продуктів і медикаментів (FDA) для невеликого клінічного випробування суміші фагів у пацієнтів з інфекціями сечовивідних шляхів.
«Це дослідження є позитивним кроком у спробі розібратися зі складністю фагів і зробити їх доступнішими в лікарнях», — говорить Мімі.
Джерело: https://www.eurekalert.org/news-releases/1060315